专利名称：塔式起重机外爬升保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及起重机安全监控系统，特别涉及塔式起重机外爬升保护装置，其属于起重机保护设备领域。
背景技术：
塔式起重机在建筑行业具有广泛的应用，并且其是建筑行业安全生产的一个关键环节，国家将塔式起重机列为特种设备进行管理。但是塔式起重机事故还是时有发生，其给人们声明和财产带来巨大的损失，严重影响了安全生产与经济发展。塔式起重机事故发生频繁的环节为其安装、拆卸、塔身的加节与降节作业，虽然国家标准对爬升作业提出了明确的规范与要求，但由于环境条件、违章操作等多种原因，一直无法避免塔式起重机爬升作业事故的发生。现有的塔式起重机，只有简单的超载与限位保护开关，无法对塔式起重机安装、拆卸、塔身加节与降节过程进行全程的监控与保护，爬升作业的危险一直存在。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供塔式起重机外爬升保护装置，其对外爬升塔式起重机的安装、拆卸、塔身的加节与降节作业过程进行实时、全面的监控，避免环境因素、违章操作等带来的危险，以达到爬升作业的安全目的。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是塔式起重机外爬升保护装置，由感知单元、控制单元与人机单元构成；感知单元通过RS485串行总线连接控制器，输出总线数字信号，总线协议使用主从协议，控制器作为主站，传感器作为从站；控制器轮询各传感器， 解析其总线数字信号，进行软件滤波、线性换算与逻辑运算，得到塔式起重机力矩、回转角度、倾斜角度与倾斜方向、风速与风向参数，分析塔式起重机的载荷与作业环境、运行数据与安全状态参数，使用RS232串行总线发送至人机界面，使用USB通用串行总线发送至存储介质，使用I/O接口发送报警信息至语音芯片，使用I/O接口发送控制信息至控制线路。所述感知单位包括力矩传感器实时检测塔式起重机力矩参数；回转传感器采用电磁传感器，实时检测塔式起重机回转角度，通过地球磁场，提供正北方向，作为标准零度参考角度，进行无限圈数360度角度测量；倾斜传感器采用双轴正交传感器，X轴与回转传感器零度方向平行，实时检测塔式起重机倾斜角度与倾斜方向；风速传感器实时检测塔式起重机的作业环境风速与风向，正北风向与回转传感器零度方向平行。所述控制单元包括控制器和控制线路；控制线路连接回转制动、起升限位、变幅限位、爬升控制继电器，输出塔式起重机外爬升安全控制。所述人机单元包括人机界面人机界面实时显示塔式起重机的载荷与作业环境、 运行数据与安全状态参数，操作人员可以通过人机界面对塔式起重机外爬升保护装置的工作状态进行设置；报警装置由语音芯片与扬声器构成，语音芯片通过多路I/O接口连接控制器，将I/O信号转化为音频信号，由扬声器进行语音报警；存储介质内置高速缓存，采用批量存储模式，支持SD卡/Flash卡存储。塔式起重机外爬升保护装置分为三种状态运行状态塔式起重机正常运行时， 将外爬升保护装置切换至运行状态，开启塔式起重机运行参数实时监控与防倾翻保护；如果起重力矩、倾斜角度、环境风速中任意参数超出塔式起重机安全运行能力；将输出相应的语音报警，并切断塔式起重机起升向上方向、变幅向外方向的控制线路，避免塔式起重机倾翻事故的发生；临界状态塔式起重机进行安装、拆卸、塔身加节与降节作业前，将外爬升保护装置切换至临界状态，装置输出起升与变幅控制，取消起升向上限位与变幅向内限位， 检测环境风速与风向、倾斜角度与倾斜方向、起重力矩、回转角度和回转制动爬升安全参数，输出语音报警，所有参数均为安全值时允许进入爬升状态；爬升状态塔式起重机爬升保护装置进入爬升状态后，输出爬升控制，允许爬升油缸执行上升/下降动作，锁定回转/ 制动开关为制动状态，实时检测回转角度、风向风速与倾斜角度等参数，出现异常时发出语音报警；安装、拆卸、塔身加节与降节作业完成后，外爬升保护装置退出爬升状态，恢复运行状态安全监控与保护；塔式起重机外爬升保护装置通过人机界面可以实时切换上述安全监控与保护状态。本发明实时检测塔式起重机的载荷与作业环境参数、运行数据与安全状态，输出人机界面、语音报警及控制信号，实现运行作业保护与安装、拆卸、塔身的加节与降节作业保护；本发明可以实时监控外爬升塔式起重机运行与爬升作业全过程，控制塔式起重机事故频发的重要环节，从而减少事故的发生频率，提高塔式起重使用的安全性，保护人们的生命和财产安全，从而进一步提高工作效率，促进经济发展。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1为本发明的原理图中1、力矩传感器，2、回转传感器，3、倾斜传感器，4、风速传感器5、控制器，6、人机界面，7、语音芯片，8、存储介质，9、控制线路，10、扬声器，11、起升限位，12、变幅限位，13、爬升控制继电器，14、回转/制动。
具体实施例方式
为深入了解塔式起重机外爬升保护装置，结合图1说明如下 它由传感单元、控制单元与人机单元构成；传感单元包括力矩传感器1、回转传感器2、 倾斜传感器3、风速传感器4 ；控制单元包括控制器5与控制线路9 ；人机单元包括人机界面 6、报警装置与存储介质8 ；力矩传感器1实时检测塔式起重机力矩参数；回转传感器2使用电磁传感器，实时检测塔式起重机回转角度；其通过地球磁场，提供正北方向，作为标准零度参考角度；可进行无限圈数360度角度测量；无连接与传动机构，误差小，精度高；安装与使用方便；倾斜传感器3使用双轴正交传感器，X轴与回转传感器2零度方向平行，实时检测塔式起重机倾斜角度与倾斜方向；风速传感器4实时检测塔式起重机的作业环境风速与风向，正北风向与回转传感器2零度方向平行；力矩传感器1、回转传感器2、倾斜传感器3 与风速传感器4通过RS485串行总线连接控制器5，输出总线数字信号，总线协议使用主从协议，控制器5作为主站，传感器作为从站；控制器5轮询各传感器，解析其总线数字信号， 进行软件滤波、线性换算与逻辑运算，得到塔式起重机力矩、回转角度、倾斜角度与倾斜方向、风速与风向参数，分析塔式起重机的载荷与作业环境、运行数据与安全状态参数，使用RS232串行总线发送至人机界面，使用USB通用串行总线发送至存储介质，使用I/O接口发送报警信息至语音芯片，使用I/O接口发送控制信息至控制线路。人机界面实时显示塔式起重机的载荷与作业环境、运行数据与安全状态参数，操作人员可以通过人机界面对塔式起重机外爬升保护装置的工作状态进行设置。存储介质8内置高速缓存区域，采用二级缓存与批量存储工作方式，提高塔式起重机载荷与作业环境、运行数据与安全状态的存储效率，存储介质支持SD卡与Flash卡同步存储，提高数据安全性。报警装置包含语音芯片7与扬声器10，语音芯片7接收控制器5的多路I/O信号， 转换为音频信号，扬声器10接收音频信号进行语音报警。控制线路9连接回转/制动14、起升限位11、变幅限位12、爬升控制继电器13，可以输出短路控制和短路控制，控制塔式起重机起升机构、变幅机构、回转机构与爬升机构动作。塔式起重机外爬升保护装置安全监控与保护分为三种状态运行状态、临界状态与爬升状态；通过人机界面6可以实时切换上述安全监控与保护状态。塔式起重机正常运行时，将外爬升保护装置切换至运行状态，开启塔式起重机运行参数实时监控与防倾翻保护；如果起重力矩、倾斜角度、环境风速中任意参数超出塔式起重机安全运行能力；将输出相应的语音报警，并切断塔式起重机起升向上方向、变幅向外方向的控制线路9，避免塔式起重机倾翻事故的发生。塔式起重机进行安装、拆卸、塔身加节与降节作业前，将外爬升保护装置切换至临界状态，装置输出起升与变幅控制，取消起升向上限位与变幅向内限位。同时，装置检测环境风速与风向、倾斜角度与倾斜方向、起重力矩、回转角度与回转/制动14等爬升安全参数，输出语音报警，所有参数均为安全值时允许进入爬升状态。塔式起重机爬升保护装置进入爬升状态后，输出爬升控制，允许爬升油缸执行上升/下降动作，锁定回转/制动14开关为制动状态，实时检测回转角度、风向风速与倾斜角度等参数，出现异常时发出语音报警。安装、拆卸、塔身加节与降节作业完成后，外爬升保护装置退出爬升状态，恢复运行状态安全监控与保护。
权利要求
1.1.塔式起重机外爬升保护装置，其特征在于由感知单元、控制单元与人机单元构成；感知单元通过RS485串行总线连接控制器，输出总线数字信号，总线协议使用主从协议，控制器作为主站，传感器作为从站；控制器轮询各传感器，解析其总线数字信号，进行软件滤波、线性换算与逻辑运算，得到塔式起重机力矩、回转角度、倾斜角度与倾斜方向、风速与风向参数，分析塔式起重机的载荷与作业环境、运行数据与安全状态参数，使用RS232串行总线发送至人机界面，使用USB通用串行总线发送至存储介质，使用I/O接口发送报警信息至语音芯片，使用I/O接口发送控制信息至控制线路。
2.根据权利要求1所述的塔式起重机外爬升保护装置，其特征在于所述感知单位包括力矩传感器实时检测塔式起重机力矩参数；回转传感器采用电磁传感器，实时检测塔式起重机回转角度，通过地球磁场，提供正北方向，作为标准零度参考角度，进行无限圈数360度角度测量；倾斜传感器采用双轴正交传感器，X轴与回转传感器零度方向平行，实时检测塔式起重机倾斜角度与倾斜方向；风速传感器实时检测塔式起重机的作业环境风速与风向，正北风向与回转传感器零度方向平行。
3.根据权利要求1所述的塔式起重机外爬升保护装置，其特征在于所述控制单元包括控制器和控制线路；控制线路连接回转制动、起升限位、变幅限位、爬升控制继电器，输出塔式起重机外爬升安全控制。
4.根据权利要求1所述的塔式起重机外爬升保护装置，其特征在于所述人机单元包括人机界面人机界面实时显示塔式起重机的载荷与作业环境、运行数据与安全状态参数， 操作人员通过人机界面对塔式起重机外爬升保护装置的工作状态进行设置；报警装置由语音芯片与扬声器构成，语音芯片通过多路I/O接口连接控制器，将I/O信号转化为音频信号，由扬声器进行语音报警；存储介质内置高速缓存，采用批量存储模式，支持SD卡/ Flash卡存储。
5.根据权利要求1所述的塔式起重机外爬升保护装置，其特征在于塔式起重机外爬升保护装置安全监控与保护分为三种状态运行状态塔式起重机正常运行时，将外爬升保护装置切换至运行状态，开启塔式起重机运行参数实时监控与防倾翻保护；如果起重力矩、倾斜角度、环境风速中任意参数超出塔式起重机安全运行能力；将输出相应的语音报警，并切断塔式起重机起升向上方向、变幅向外方向的控制线路，避免塔式起重机倾翻事故的发生；临界状态塔式起重机进行安装、拆卸、塔身加节与降节作业前，将外爬升保护装置切换至临界状态，装置输出起升与变幅控制，取消起升向上限位与变幅向内限位，检测环境风速与风向、倾斜角度与倾斜方向、起重力矩、回转角度和回转制动爬升安全参数，输出语音报警，所有参数均为安全值时允许进入爬升状态；爬升状态塔式起重机爬升保护装置进入爬升状态后，输出爬升控制，允许爬升油缸执行上升/下降动作，锁定回转/制动开关为制动状态，实时检测回转角度、风向风速与倾斜角度等参数，出现异常时发出语音报警；安装、拆卸、塔身加节与降节作业完成后，外爬升保护装置退出爬升状态，恢复运行状态安全监控与保护；塔式起重机外爬升保护装置通过人机界面可以实时切换上述安全监控与保护状态。
全文摘要
本发明涉及起重机安全监控系统，特别涉及塔式起重机外爬升保护装置，其属于起重机保护设备领域，其对塔式起重机安装、拆卸、塔身的加节与降节作业过程进行实时安全监控与保护；装置由感知单元、控制单元与人机单元构成，感知单元实时检测塔式起重机起重力矩、回转角度、倾斜角度、风速等载荷与作业环境参数，控制单元与人机单元对塔式起重机运行参数与安全状态进行显示、记录、语音报警与安全控制。本发明可有效避免风速等环境因素、倾斜等设备因素及违章操作对塔式起重机外爬升作业带来的危险，保证塔式起重机运行与爬升作业安全，促进安全生产。
文档编号B66C23/88GK102363509SQ20111033883
公开日2012年2月29日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者代立伟, 柳洪杰, 毛燕杰, 潘宏昆, 高昂 申请人:大连科信起重电器有限公司